如何使用 CDN 實現(xiàn)應(yīng)用的緩存和加速

本篇內(nèi)容介紹了“如何使用 CDN 實現(xiàn)應(yīng)用的緩存和加速”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠?qū)W有所成！

1. CDN 簡介

• CDN 的全稱是 Content Delivery Network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

• CDN 是構(gòu)建在網(wǎng)絡(luò)之上的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

• CDN 使用戶就近獲取所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問響應(yīng)速度和命中率。

• CDN 依靠部署在各地的邊緣服務(wù)器，包括中心平臺的負載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊。

分析 img.alibaba.com 域名

• 執(zhí)行 dig 命令，輸出如下

• 假如沒有安裝，執(zhí)行一下命令安裝：

  yum install bind-utils

  
  

2. CDN 主要特點

• 本地 Cache 加速：提高了企業(yè)站點（尤其含有大量圖片和靜態(tài)頁面站點）的訪問速度，并大大提高以上性質(zhì)站點的穩(wěn)定性。

• 鏡像服務(wù)：消除了不同運營商之間互聯(lián)的瓶頸造成的影響，實現(xiàn)了跨運營商的網(wǎng)絡(luò)加速，保證不同網(wǎng)絡(luò)中的用戶都能得到良好的訪問質(zhì)量。

• 遠程加速：遠程訪問用戶根據(jù) CDN 負載均衡技術(shù)智能自動選擇 Cache 服務(wù)器，選擇最快的 Cache 服務(wù)器，加快遠程訪問的速度。

• 帶寬優(yōu)化：自動生成服務(wù)器的遠程 Mirror（鏡像）Cache 服務(wù)器，遠程用戶訪問時從 Cache 服務(wù)器上讀取數(shù)據(jù)，減少遠程訪問的帶寬、分擔網(wǎng)絡(luò)流量、減輕原站點 WEB 服務(wù)器負載等功能。

• 集群抗攻擊：廣泛分布的 CDN 節(jié)點加上節(jié)點之間的智能冗余機制，可以有效地預(yù)防黑客入侵以及降低各種 D.D.o.S 攻擊對網(wǎng)站的影響，同時保證較好的服務(wù)質(zhì)量。

3. CDN 服務(wù)模式

內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器（CDN）是一個經(jīng)策略性部署的整體系統(tǒng)。包含 3 個要件。

• 分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)：最基本的工作單元就是 Cache 設(shè)備，Cache（邊緣 Cache）負責直接響應(yīng)最終用戶的訪問請求，把緩存在本地的內(nèi)容快速地提供給用戶。同時 Cache 還負責與源站點進行內(nèi)容同步，把更新的內(nèi)容以及本地沒有的內(nèi)容從源站點獲取并保存在本地。

• 負載均衡系統(tǒng)：主要功能是負責對所有發(fā)起服務(wù)請求的用戶進行訪問調(diào)度，確定提供給用戶的最終實際訪問地址。兩級調(diào)度體系分為全局負載均衡（GSLB）和本地負載均衡（SLB）。GSLB 主要根據(jù)用戶就近性原則，通過對每個服務(wù)節(jié)點進行“最優(yōu)”判斷，確定向用戶提供服務(wù)的 Cache 的物理位置。SLB 主要負責節(jié)點內(nèi)部的設(shè)備負載均衡。

• 運營管理系統(tǒng)：分為運營管理和網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)，負責處理業(yè)務(wù)層面的與外界系統(tǒng)交互所必須的收集、整理、交付工作，包含客戶管理、產(chǎn)品管理、計費管理、統(tǒng)計分析等功能。

4. CDN 工作流程

常規(guī) WEB 請求處理流程

1. 用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的網(wǎng)站域名。

2. 瀏覽器向本地 DNS（域名解析服務(wù)器）服務(wù)器請求對該域名的解析。

3. 本地 DNS 服務(wù)器中如果緩存有這個域名的解析結(jié)果，則直接響應(yīng)用戶的解析請求。

4. 本地 DNS 服務(wù)器中如果沒有關(guān)于這個域名的解析結(jié)果的緩存，則以遞歸方式向整個 DNS 系統(tǒng)請求解析，獲得應(yīng)答后將結(jié)果反饋給瀏覽器。

5. 瀏覽器得到域名解析結(jié)果，就是該域名相應(yīng)的服務(wù)設(shè)備的 IP 地址。

6. 瀏覽器向服務(wù)器請求內(nèi)容。

7. 服務(wù)器將用戶請求內(nèi)容傳送給瀏覽器。

引入 CDN 后 Web 請求處理流程

1. 當用戶點擊網(wǎng)站頁面的內(nèi)容 URL，經(jīng)過本地 DNS 系統(tǒng)解析，DNS 系統(tǒng)會最終將域名的解析權(quán)交給 CNAME 指向的 CDN 專用 DNS 服務(wù)器。

2. CDN 的 DNS 服務(wù)器將 CDN 的全局負載均衡設(shè)備 IP 地址返回給用戶。

3. 用戶向 CDN 的全局負載均衡設(shè)備發(fā)起內(nèi)容 URL 訪問請求。

4. CDN 全局負載均衡設(shè)備根據(jù)用戶 IP 地址，及用戶請求的內(nèi)容 URL，選擇一臺用戶所屬區(qū)域負載均衡設(shè)備，讓用戶向這臺設(shè)備發(fā)起請求。

5. 區(qū)域負載均衡設(shè)備會為用戶選擇一臺合適的緩存服務(wù)器提供服務(wù)。

6. 用戶向緩存服務(wù)器發(fā)起請求，緩存服務(wù)器響應(yīng)用戶請求，將用戶所需內(nèi)容傳送到用戶終端。

7. 如果這臺緩存服務(wù)器上并沒有用戶想要的內(nèi)容，那么這臺服務(wù)器就要向它的上一級緩存服務(wù)器請求內(nèi)容，直至追溯到網(wǎng)站的原服務(wù)器將內(nèi)容拉到本地。

5. CDN 關(guān)鍵技術(shù)

緩存算法

• 緩存代理軟件：Squid

• 緩存算法決定命中率、源服務(wù)器壓力、FTP 節(jié)點存儲能力。

分發(fā)能力

• 分發(fā)能力取決于 IDC 能力和 IDC 策略性分布。

負載均衡

• 負載均衡軟件：Nginx

• 負載均衡（智能調(diào)度）決定最佳路由、響應(yīng)時間、可用性、服務(wù)質(zhì)量。

基于 DNS

• DNS 服務(wù)器軟件：BIND

• 基于 DNS 的負載均衡以 CNAME 實現(xiàn)域名中轉(zhuǎn)，智取最優(yōu)節(jié)點服務(wù)。

• 緩存點有客戶端瀏覽器緩存、本地 DNS 服務(wù)器緩存。

• 緩存內(nèi)容有 DNS 地址緩存、客戶請求內(nèi)容緩存、動態(tài)內(nèi)容緩存。

支持協(xié)議

• 支持協(xié)議如靜動態(tài)加速（圖片加速、http 帶證書加速）、下載加速、流媒體加速、企業(yè)應(yīng)用加速、手機應(yīng)用加速。

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